數(shù)字電路實驗

1、課程介紹課程介紹1234實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康膙 掌握掌握時序邏輯電路時序邏輯電路的設(shè)計方法及調(diào)試技巧的設(shè)計方法及調(diào)試技巧v 熟練掌握觸發(fā)器的功能及應(yīng)用熟練掌握觸發(fā)器的功能及應(yīng)用v 熟練掌握常用熟練掌握常用MSIMSI時序邏輯芯片的功能及應(yīng)用時序邏輯芯片的功能及應(yīng)用實驗說明實驗說明v 以下給出若干參考設(shè)計選題以下給出若干參考設(shè)計選題，題目詳細，題目詳細要求要求參見參見數(shù)字電子技術(shù)實踐教程數(shù)字電子技術(shù)實踐教程v 難度分難度分3個等級，加權(quán)系數(shù)分別為個等級，加權(quán)系數(shù)分別為1，0.9和和0.8v 采用采用Quartus II 7.1以上以上版本版本和和“數(shù)字電路教數(shù)字電路教學(xué)實驗箱學(xué)實驗箱ZXS-1”實現(xiàn)

2、電路設(shè)計實現(xiàn)電路設(shè)計v 從從以下選題以下選題中任選中任選2個個完成，或自擬難度不完成，或自擬難度不低于以上選題的題目完成低于以上選題的題目完成實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容v參見參見數(shù)字電子技術(shù)實踐教程數(shù)字電子技術(shù)實踐教程第第161頁頁 1.v1. 循環(huán)碼計數(shù)器循環(huán)碼計數(shù)器（難度等級（難度等級0.8） 用用D觸發(fā)器或觸發(fā)器或JK觸發(fā)器和適當(dāng)?shù)拈T電路設(shè)計一個三位觸發(fā)器和適當(dāng)?shù)拈T電路設(shè)計一個三位循環(huán)碼計數(shù)器循環(huán)碼計數(shù)器 完成對邏輯設(shè)計的波形仿真完成對邏輯設(shè)計的波形仿真 將設(shè)計下載到實驗箱并進行硬件功能測試將設(shè)計下載到實驗箱并進行硬件功能測試v要求要求 用用1Hz連續(xù)脈沖作為計數(shù)器的時鐘輸入連續(xù)脈沖作為計數(shù)器的時

3、鐘輸入 計數(shù)狀態(tài)用一位數(shù)碼管顯示計數(shù)狀態(tài)用一位數(shù)碼管顯示 用數(shù)碼管上的小數(shù)點顯示進位輸出用數(shù)碼管上的小數(shù)點顯示進位輸出實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容v參見參見數(shù)字電子技術(shù)實踐教程數(shù)字電子技術(shù)實踐教程第第162頁頁 5.v2. 可控的多進制計數(shù)器可控的多進制計數(shù)器（難度等級（難度等級0.9） 用用中規(guī)模十進制計數(shù)器中規(guī)模十進制計數(shù)器和適當(dāng)門電路設(shè)計一個可控的和適當(dāng)門電路設(shè)計一個可控的多進制計數(shù)器多進制計數(shù)器 實現(xiàn)實現(xiàn)五進制、十五進制、二十五進制五進制、十五進制、二十五進制加法計數(shù)器切換加法計數(shù)器切換 將設(shè)計下載到實驗箱并進行硬件功能測試將設(shè)計下載到實驗箱并進行硬件功能測試v要求要求 用用1Hz連續(xù)脈沖作為計數(shù)

4、器的時鐘輸入連續(xù)脈沖作為計數(shù)器的時鐘輸入 計數(shù)狀態(tài)用兩位數(shù)碼管顯示，小數(shù)點顯示進位輸出計數(shù)狀態(tài)用兩位數(shù)碼管顯示，小數(shù)點顯示進位輸出 用另兩個數(shù)碼管顯示計數(shù)容量（進制數(shù)）用另兩個數(shù)碼管顯示計數(shù)容量（進制數(shù)）實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容v參見參見數(shù)字電子技術(shù)實踐教程數(shù)字電子技術(shù)實踐教程第第162頁頁 6.v3. 扭環(huán)形計數(shù)器扭環(huán)形計數(shù)器（難度等級（難度等級0.9） 用用移位寄存器移位寄存器和適當(dāng)門電路設(shè)計一個四位扭環(huán)形計數(shù)器和適當(dāng)門電路設(shè)計一個四位扭環(huán)形計數(shù)器 計數(shù)器具有計數(shù)器具有1111, 0111, 0011, 0001, 0000, 1000,1100, 1110八個有效狀態(tài)八個有效狀態(tài) 完成對邏輯設(shè)計

5、的波形仿真并下載到實驗箱并進行硬件完成對邏輯設(shè)計的波形仿真并下載到實驗箱并進行硬件功能測試功能測試v要求要求 計數(shù)狀態(tài)用四位計數(shù)狀態(tài)用四位發(fā)光二極管發(fā)光二極管顯示顯示 計數(shù)器頻率為計數(shù)器頻率為1Hz實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容v參見參見數(shù)字電子技術(shù)實踐教程數(shù)字電子技術(shù)實踐教程第第162頁頁 8.v4. 定時器定時器（難度等級（難度等級1） 用適當(dāng)?shù)挠眠m當(dāng)?shù)闹兄行⌒∫?guī)模集成電路規(guī)模集成電路設(shè)計一個定時器設(shè)計一個定時器 實現(xiàn)實現(xiàn)60s以內(nèi)的定時功能，可以設(shè)置以內(nèi)的定時功能，可以設(shè)置60s以內(nèi)任何時以內(nèi)任何時間作為倒計時的起點間作為倒計時的起點 將設(shè)計下載到實驗箱并進行硬件功能測試將設(shè)計下載到實驗箱并進行硬件功

6、能測試v要求要求 用開關(guān)或按鍵進行定時設(shè)置用開關(guān)或按鍵進行定時設(shè)置 倒計時計數(shù)狀態(tài)用倒計時計數(shù)狀態(tài)用數(shù)碼管數(shù)碼管顯示顯示 計時結(jié)束時用計時結(jié)束時用彩燈彩燈或聲響作為提示或聲響作為提示實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容v5. 搶答器搶答器（難度等級（難度等級1） 用觸發(fā)器和中規(guī)模門電路設(shè)計一個具有主持人控制功用觸發(fā)器和中規(guī)模門電路設(shè)計一個具有主持人控制功能的三人搶答器，每個搶答者對應(yīng)一個指示燈能的三人搶答器，每個搶答者對應(yīng)一個指示燈 主持人發(fā)出開始信號后，搶先按動者搶答成功，對應(yīng)主持人發(fā)出開始信號后，搶先按動者搶答成功，對應(yīng)指示燈指示燈常亮常亮，并封鎖其他人的搶答動作，并封鎖其他人的搶答動作 若主持人未發(fā)出開始信

7、號，搶先按動者犯規(guī)，對應(yīng)指若主持人未發(fā)出開始信號，搶先按動者犯規(guī)，對應(yīng)指示燈示燈閃爍閃爍v要求要求 主持人、搶答者輸入用按鍵控制主持人、搶答者輸入用按鍵控制 紅、黃、綠三色發(fā)光二極管分別對應(yīng)三人搶答指示燈紅、黃、綠三色發(fā)光二極管分別對應(yīng)三人搶答指示燈 將設(shè)計下載到實驗箱并進行硬件功能測試將設(shè)計下載到實驗箱并進行硬件功能測試實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容v參見參見數(shù)字電子技術(shù)實踐教程數(shù)字電子技術(shù)實踐教程第第163頁頁 10.v6. 用硬件描述語言設(shè)計時序邏輯電路用硬件描述語言設(shè)計時序邏輯電路 從教程中所列的設(shè)計選題中選擇一個，用從教程中所列的設(shè)計選題中選擇一個，用VHDL或或Verilog HDL完成選題的邏

8、輯設(shè)計完成選題的邏輯設(shè)計 完成對邏輯設(shè)計的波形仿真完成對邏輯設(shè)計的波形仿真 將設(shè)計下載到實驗箱并進行硬件功能測試將設(shè)計下載到實驗箱并進行硬件功能測試 難度等級與所選題目一致難度等級與所選題目一致LED1LED8八位共陽極數(shù)碼管八位共陽極數(shù)碼管下下次次實實驗驗用用到到的的數(shù)數(shù)碼碼管管實驗提示實驗提示實驗提示實驗提示位EP2C5的I/O管腳段EP2C5的I/O管腳LED1200a11LED2203b8LED3206c5LED4208d205LED5152e201LED6198f10LED7199g6LED836p207v 表表A. 5 動態(tài)掃描數(shù)字顯示電路與動態(tài)掃描數(shù)字顯示電路與EP2C5管腳連接

9、對照表管腳連接對照表200 203 206 208 152 198 199 36 118 5205201106207LED數(shù)碼管數(shù)碼管同位共陽極，同位共陽極，同段共陰極。同段共陰極。 實驗提示實驗提示從圖中可以看出，位選擇時采用高電平，段選擇時采用低電從圖中可以看出，位選擇時采用高電平，段選擇時采用低電平。平。 8個個LED數(shù)碼管連接成同位共陽極，同段共陰極。數(shù)碼管連接成同位共陽極，同段共陰極。 實驗提示實驗提示實驗提示實驗提示v 兩位數(shù)碼管動態(tài)顯電路兩位數(shù)碼管動態(tài)顯電路注意：注意：波形仿真時不要加數(shù)碼管波形仿真時不要加數(shù)碼管 顯示電路和分頻器顯示電路和分頻器實驗提示實驗提示v 分頻電路原理圖（選用分頻電路原理圖（選用74290實現(xiàn)分頻）實現(xiàn)分頻） EP2C5Q208C8 EP2C5Q208C8主時鐘脈沖信號源為主時鐘脈沖信號源為50MHz50MHz的石英晶體振蕩的石英晶體振蕩器，此時鐘直接驅(qū)動器，此時鐘直接驅(qū)動EP2C5Q208C8EP2C5Q208C8的專用時鐘管腳的專用時鐘管腳( (第第